JP2010522395A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

処理された設計ファイル（１０００）から、機械加工タスクに関連する複数の位置要素を有する部材ブランク（８００）を定義するシートメタルデータファイル（１０１０）と、前記複数の位置要素を定義する前記シートメタルデータファイル（１０１０）から、機械加工タスクに関連するツール関連の演算と制御データとを得る機械コントローラと、シートメタル部材（２００）を形成するために前記機械コントローラによって制御される機械（１０１５）と、適切な手段およびコンピュータ読出し可能な命令とを備えることを特徴とする、数値制御装置。

Description

関連出願の引用
本願は、２００７年３月２３日に提出された係属中の米国仮出願第６０／８９６，７０２号の優先権を主張するものであり、この開示内容はすべて、引用によって本願の開示内容に含まれるものとする。本願は、２００８年３月１８日（同日付）で提出された、発明の名称を "SYSTEM AND METHOD FOR DIRECT SHEET METAL UNFOLDING" とするＵＳ１２／０５０，８０３に関連する。

技術分野
ここに説明する本発明の有利な実施形態は、一般的には機械ツール用の数値制御に関する。より詳細には、本願の有利な実施形態は、ツール関連の機械加工演算を有する機械加工プログラムを使用して制御される機械ツール用の数値制御に関する。

背景技術
順送りダイ産業は、自動車製造、家庭用電子機械製造、コンピュータ製造等の支柱産業である。これらの産業において製品が迅速に変わるのに伴い、製造会社は、ダイツールのリードタイムが格段に短縮されたダイおよび工作を実施できなければならない。順送りダイの設計に重要なことは、ファイルされた非板金金属をＣＡＤアプリケーションにインポートし、オリジナルのインポートされたファイルのパラメータを全く使用することなく畳み込み操作を行えるようにシートメタル部材に迅速に変換することができることである。いったんシートメタル部材に変換されれば、ユーザはシートメタル部材（またはブランク）の平坦化された形状と、その中間状態とを生成することができる。

シートメタル部材の展開は、順送りダイを設計するための最初の最も重要なステップである。シートメタル部材の形状が異なると、展開手法の一部は異なってくる。例えば自由形状のシートメタルでは、既知のＣＡＥ−ＦＥＭ法を展開の実行のために使用することができる。直線切断部分では、これがインポートモデルであるか、または一般的な特徴を使用して設計されていれば、これをシートメタルセルフフォーマブル・フィーチャベースモデルに変換することができる。公知の手法は、シートメタルの特徴を使用して部材を再構築する能力を有するが、これを自動的に再構築する手法もある。前者の方法は非常に時間が掛り、ダイ設計者に対して高い板金技術を要求し、「マッピングされた」特徴が存在しない場合にはさらなる制限が課される。

したがって、中間的な曲げ係数表および関連の製造をサポートするために直接的なシートメタル展開を行うため、現在公知の技術でサポートされない数値制御装置が必要とされる。

発明の概要
前記課題を解決するため、本願で開示する有利な実施形態の目的によれば、本願では次のような数値制御装置を提供する。すなわち、
・処理された設計ファイルから、機械加工タスクに関連する複数の位置要素を有するブランク部分を定義するシートメタルデータファイルと、
・複数の位置要素を定義する前記シートメタルデータから制御データを得、機械加工タスクに関連するツール関連の演算を有する機械コントローラと、
・前記機械コントローラによって制御されてシートメタル部材を形成するための機械
とを備えた数値制御装置を提供する。前記数値制御装置では前記シートメタルデータファイルは、識別された複数の線形曲げに相応する複数の計算された曲げパラメータを含む。この数値制御装置では前記計算された曲げパラメータは、曲げ角度、内側曲げ半径、および部材厚の１つを含む。前記数値制御装置では、前記計算された曲げパラメータは、必要な場合には過剰曲げを含む。前記数値制御装置は、機械ツールおよびロボットの数値制御を行うように構成されている。 以下の説明および図面に、本発明の有利な実施形態の他の利点の一部が記載されている。ここで本発明の有利な実施例を、図面を参照して説明する。図面も実施例の一部である。もちろん、他の実施例も利用することができ、本発明の枠を逸脱することなしに変更を行うこともできる。

図面の簡単な説明
以下では添付の図面を参照しながら有利な実施形態を説明する。同様の符号は同様の要素を示す。

本発明の有利な実施形態により使用される本方法の論理的なフローチャートである。 部材設計図の斜視図である。 部材設計図の値が示された表である。 同軸の曲げ部分が融合された部材設計図の斜視図である。 同軸の曲げ部分が融合された部材設計図の値が示された表である。 多段曲げを備える部材設計図の斜視図である。 多段曲げを備える部材設計図の値が表示された表である。 部材設計図の２次元図である。 本発明の有利な実施形態が実行されるコンピュータ環境のブロック回路図である。 数値制御装置のシステム図である。

有利な実施形態の詳細な説明
本発明の多数の革新的な技術思想を、本発明の有利な実施形態を詳細に参照しながら説明する。しかしこれらの実施例は、本発明の思想の数多くの有利な用途のうちの少数例にしか過ぎないことを理解すべきである。有利な実施例はとりわけ、シートメタル部材の線形曲げを直接認識して展開するためのシステムおよび方法を提供する。以下、有利な実施例では、汎用のパーソナルコンピュータ等のコンピュータ上でオペレーティングシステムが実行する。図９と以下の説明は、本発明の実施形態を実施できる適切なコンピューティング環境を簡単に一般的に説明するものである。これは必須ではないが、本発明の実施形態を、パーソナルコンピュータによって実行されるたとえばプログラムモジュール等のコンピュータ実行可能な命令の一般的なコンテクストで説明する。一般的なプログラムモジュールは、特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データを具現化するルーティン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。本実施例は、種々の公知のコンピュータ環境のうち任意のコンピューティング環境で実施することができる。

図９を参照すると、本発明の有利な実施形態を実現するための一例のシステムには、複数の関連の周辺装置（図示されていない）を備えた、コンピュータ９００の形態の汎用の計算装置が含まれる。この計算装置は、たとえばデスクトップコンピュータまたはラップトップコンピュータである。コンピュータ９００はマイクロプロセッサ９０５とバス９１０を有し、このバス９１０は、マイクロプロセッサ９０５と該コンピュータ９００の複数のコンポーネントとを公知の技術により接続して、該マイクロプロセッサ９０５と該コンポーネントとの間の通信を可能にする。バス９１０は、種々のバスアーキテクチャのうち任意のバスアーキテクチャを使用するメモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バスおよびローカルバスを含む幾つかのバス構造の種類のうち任意の種類とすることができる。コンピュータ９００は典型的にはユーザインタフェースアダプタ９１５有し、これはマイクロプロセッサ９０５を、バス９１０を介して１つまたは複数のインタフェースデバイス、例えばキーボード９２０，マウス９２５および/または別のインタフェースデバイス９３０と接続する。この別のインタフェースデバイス９３０は、タッチスクリーン、デジタルペン入力パッド等の任意のユーザインタフェースデバイスとすることができる。バス９１０はディスプレイデバイス９３５、例えばＬＣＤスクリーンまたはモニタをマイクロプロセッサ９０５に、ディスプレイアダプタ９４０を介して接続する。バス９１０はまたマイクロプロセッサ９０５をメモリ９４５に接続する。メモリはＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むことができる。

コンピュータ９００はさらに、少なくとも１つの記憶デバイス９５５および／または少なくとも１つの光学的デバイス９６０をバスに結合するドライブインタフェース９５０を備えている。記憶デバイス９５５は、ディスクの読み出しおよび書き込みを行うためのハードディスクドライブ、リムーバブル磁気ディスクドライブの読み出しまたは書き込みを行うための磁気ディスクドライブを備えることができる。このハードディスクドライブおよび磁気ディスクドライブは図示されていない。同様に光学的ドライブ９６０も、たとえばＣＤ‐ＲＯＭまたは他の光学的媒体等であるリムーバブル光学的ディスクの読み出しまたは書き込みを行うための光学的ディスクドライブを備えることができる。上述のドライブおよび関連のコンピュータ読み出し可能な媒体によって、コンピュータ読み出し可能な命令、データ構造、プログラムモジュール、およびコンピュータ９００のための他のデータを不揮発記憶することができる。

コンピュータ９００は通信チャネル９６５を介して他のコンピュータまたはコンピュータのネットワークと通信することができる。コンピュータ９００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）内の他のコンピュータと関連することができる。またはコンピュータ９００は、他のコンピュータとのクライアント/サーバ構成のクライアントとすることができる。さらに本発明の有利な実施形態は、通信ネットワークによって接続された遠隔の処理装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境でも実施することができる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールがローカルメモリ記憶デバイスと遠隔のメモリ記憶デバイスの両方に配置される。これらの構成ならびに適切な通信ハードウェアはすべて、当業者に公知である。

本発明の有利な実施形態を実現するソフトウェアプログラミングコードは典型的にはコンピュータ９００のメモリ９４５に記憶される。クライアント/サーバ構成では、このようなソフトウェアプログラミングコードを、サーバに所属するメモリにより格納することができる。ソフトウェアプログラミングコードは、ハードドライブ、フロッピーディスクまたはＣＤ‐ＲＯＭ等の種々の不揮発性のデータ記憶デバイスのうち任意のデータ記憶デバイスに記憶することもできる。このコードはこのような媒体で配布することができ、また、１つのコンピュータシステムのメモリから何らかの種類のネットワーク全体にわたって、別のこのようなシステムのユーザによって使用するために別のコンピュータシステムへ、ユーザに対して配布することもできる。ソフトウェアプログラミングコードを物理的媒体に実装する技術および手法、および／またはソフトウェアコードをネットワーク全体で配布する技術および手法は公知であり、これ以上説明しない。

数値制御システム
図１０は、数値制御装置のシステム図である。図１０を参照すると、設計者（またはユーザ）は、少なくとも何らかの非板金の金属部材情報が含まれるソリッドモデル用の設計ファイル１０００から物理的な部材を形成するか、または、少なくとも何らかの非板金の金属部材情報が含まれる別のファイルから物理的な部材を形成する。最初の形態では、設計ファイル１０００はＣＡＤアプリケーション１００５内に幾何的情報およびトポロジー情報を含む。設計者は、設計ファイル１０００をシートメタルデータファイル１０１０に変換するための処理を開始する。この処理は以下で詳細に説明される。シートメタルデータファイル１０１０は典型的には、所定のプログラミングにしたがってアクションを行うようにＣＮＣマシン１０１５に対して命令するために必要な機械コードである。ＣＮＣマシン１０１５はマシンコントローラによってこのシートメタルデータファイル１０１０を受け取り、マシンコントローラはこのシートメタルデータファイル１０１０を、必要なツール関連演算および制御データ情報に翻訳する。

図１は、本発明の有利な実施形態により使用される方法の論理的なフローチャートである。図１を参照すると、コンピュータにより実施される方法１００は、設計部材の平坦な面を選択することによりスタートする（ステップ１０５）。次にコンピュータのユ―ザは、この平坦面に関連する複数の線形曲げを識別し（ステップ１１０）、識別された線形曲げに各々に相応する複数の曲げパラメータを計算する（ステップ１１５）。複数の曲げ属性を相応の曲げパラメータに対応付け（ステップ１２０）、その後に、これらの曲げ属性を有する部材設計図をシートメタル部材に変換する（ステップ１２５）。

部材ブランクおよび関連の中間段階を得るためのパラメータまたはシートメタル特徴を予め知ることなく、またこれらを定義するデータを使用することもなく行われる本発明のシートメタル部材の自動展開方法を、以下で詳細に説明する。

シートメタル展開
ステップ０
設計者は典型的には、サードパーティのコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）アプリケーション１００５によって作成された設計ファイル１０００を開始するか、または設計者は、現在使用されているＣＡＤアプリケーション１００５によって作成された設計ファイル１０００（ネイティブファイルとも称される）を使用する。このファイルは、シートメタルの畳み込みを行うのに必要な詳細を有さない。当業者には周知の技術を使用して、ユーザは設計ファイル１０００をＣＡＤアプリケーション１００５にインポートする。このＣＡＤアプリケーションはソリッドボディまたは別の部材状態を定義することができるが、このソリッドボディまたは別の部材状態は、シートメタル操作を行うのに十分な詳細を欠く。

ステップ１
図２は、部材設計図の斜視図である。図２を参照すると、設計ファイル１０００がＣＡＤアプリケーション１００５にインポートされた後、部材設計図２００が公知のソフトウェア技術を使用してユーザに表示される。設計者は、たとえば部材設計図２００の平坦面２０５を選択する。ここでは少なくとも１つの曲げ部分２１０が、本発明の有利な実施例を実行するようにプログラミングされたコンピュータシステムにより自動的に認識される（ステップ１１０）。

ステップ３
図３は、部材設計図の値が示された表である。認識された曲げ部分２１０が識別され、相応の曲げ部分名３００に割り当てられる。相応する曲げ部分名３００が表形式でリストアップされており、この表は内側曲げ半径３０５、曲げ角度の値３１０，Ｋ係数値３１５，および展開長さ値３２０を有する（ステップ１１５）。Ｋ係数はシートメタル曲げ加工の分野では周知であり、材料、曲げ操作の種類、内側曲げ半径と金属厚さとの比に依存する。展開長さもシートメタル曲げ加工の分野では公知であり、次式にしたがう。

Ｌ＝（ｒ＋ｋｔ）×θ、ここでは、ｒ＝内側曲げ半径、ｋ＝Ｋ係数、ｔ＝材料厚、そしてθ＝曲げ角度（単位ｒａｄ）である。

ステップ４
ここで、部材設計図に関連する認識された曲げ部分の必要な属性が識別され（ステップ１２０）、部材設計図２００を、ネイティブのＣＡＤアプリケーションが理解および把握するシートメタル部材に変換する（ステップ１２５）。シートメタル部材の変換はＣＡＤ分野ではよく知られており、本発明は、必要な曲げ属性を関連の曲げ面に割り当て、これにより認識された曲げ部分が識別され、ＣＡＤアプリケーションの下流の曲げ戻し／再曲げ加工操作で適切に使用されるという点を理解することで、シートメタル部材の変換に関してこれ以上詳細な説明はしない。

オプションステップ
図４は、同軸の曲げ部分が融合された部材設計図の斜視図である。図４を参照すると、この段階でオプションとして、設計者は複数の同軸の曲げ部分４００を識別することができる。等しい内側曲げ半径および等しい曲げ角度を有する同軸の曲げ部分が融合され、共通の制御点を有する１つの融合された曲げ部分を成す。同軸曲げ部分４００の融合された条件は、複数の融合された同軸曲げ値５００として、融合された同軸曲げ部分を有する部材設計図の値を表示する図５の表に見ることができる。

図６は、多段曲げを備える部材設計図の斜視図である。図６を参照すると、設計者はオプションとして複数の多段曲げ６００を、認識された曲げ部分２１０から規定することもできる。このことは複数の事前曲げを選択し、各事前曲げの適切な角度を選択することによって行われる。事前曲げはたとえば、部材設計図２００の選定された材料に起因して発生するばね戻りに抗することが含まれ、たとえば、８０°の曲げを形成することによって最終形状が不適切に７５°になる場合に発生するばね戻りに抗することが含まれる。図７は、多段曲げを備える部材設計図の値を表示する表である。図７を参照すると、複数の事前曲げのうち２つの事前曲げを３０°に定義し、１つを２０°に定義し、最終形状が正確に９０°になるように材料が漸次的に成形されて硬化されるようにすると、このような複数の事前曲げが得られる。

設計者はまたオプションとして、認識された任意の曲げ部分に対して過剰曲げを定義することができる。設計者は過剰曲げを、（とりわけ）角度または半径のいずれかにより定義することができ、たとえば、材料のばね戻りが７°であることから８３°の最終形状を得るために９０°を定義することによって過剰曲げを定義することができる。過剰曲げ技術を実現する方法の例には、曲げ角度が変化しても曲げ半径を一定に維持して、曲げ領域が相応に変化するようにすることと、曲げ領域を一定に維持することにより、曲げ角度が変化した場合に相応に曲げ半径も変化するようにすることが含まれる。

ステップ５
図８は、部材設計図の２次元図である。図８を参照すると、設計者はシートメタル部材において展開コマンドを実行して、当業者の通常の知識の範囲内の技術を使用してＣＡＤプログラムが使用可能な曲げ戻し操作を利用して、平坦化された状態のブランクビュー８００を作成する。択一的に、平坦なブランクを形成するのではなく、設計者はシートメタル部材を、選択された認識済みの曲げ部分のみが曲げ戻し操作の対象となる中間状態に展開することができる。
結論
ステップ１からステップ５まで、本発明の実施形態では、シートメタル部材の関連のブランク形状または中間形状を生成するために、パラメータ化されていないモデルを直接かつ自動的に未成形状態にするための完全な方法を開示した。設計者がブランク状態または中間状態のいずれかを生成すると、ＣＡＤアプリケーションまたはシートメタル部材を使用するための別の公知の手段で使用するための個別のブランク部材として、シートメタル部材が出力される。択一的に中間状態にある曲げ部分のうちいずれかの曲げ部分のソリッドボディを中間段階として抽出し、ＣＡＤアプリケーションで使用するために、またはシートメタル部材を使用するための別の公知の手段で使用することができる。

本発明は、デジタル電子回路、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合わせで実現することができる。本発明の有利な実施形態の装置は、機械読み出し可能な記憶デバイスに実装されるコンピュータプログラム製品であってプログラミング可能なプロセッサによって実行されるコンピュータプログラム製品で具現化することができる。また、本発明の有利な実施形態の方法のステップは、入力データを操作して出力を生成することにより本発明の有利な実施形態の機能を実行するための命令のプログラムを実行するプログラミング可能なプロセッサによって実施することができる。

有利には本発明の有利な実施形態は、少なくとも１つのプログラミング可能なプロセッサを含むプログラミング可能なシステムで実行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラムで具現化することができる。その際にはこの少なくとも１つのプログラミング可能なプロセッサは、データ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイスおよび少なくとも１つの出力デバイスからデータおよび命令を受け取り、該データ記憶システム、少なくとも１つの入力デバイスおよび少なくとも１つの出力デバイスへデータおよび命令を送信するように結合されている。アプリケーションプログラムを高級な手順向きプログラミング言語で具現化するか、またはオブジェクト指向プログラミング言語で具現化するか、または望ましい場合にはアセンブリ言語または機械言語で具現化することができる。いずれの言語も、コンパイルされた言語または翻訳された言語とすることができる。

一般的に、プロセッサは命令およびデータをＲＯＭおよび／またはＲＡＭから受け取る。コンピュータプログラム命令およびデータを実装するのに適した記憶デバイスには、すべての形態の不揮発性メモリが含まれる。これにはたとえば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリのような半導体メモリデバイス、内部ハードディスクのような磁気ディスク、リムーバブルディスク、磁気光学的ディスク、ＣＤ−ＲＯＭディスクが含まれる。前記のいずれもが特殊設計されたＡＳＩＣ（アプリケーション専用集積回路）により補足することができ、またはＡＳＩＣに組み込むことができる。

複数の実施形態を説明したが、もちろん、本発明の技術思想を逸脱することなく実施可能な実施形態は種々存在し、例えば過剰曲げ特徴を一度に複数の曲げ部分に当てはめることもできる。曲げ部分の認識を、他のＣＡＤシステムからインポートされたファイルでだけ行うのではなく、特徴／パラメータを備えるまたは備えない任意のソリッドモデルで行うことも考えられる。したがってこれ以外の実施形態も特許請求の範囲内に含まれるものである。

Claims (5)

1. 数値制御装置において、
   処理された設計ファイルから、機械加工タスクに関連する複数の位置要素を有する部材ブランクを定義するシートメタルデータファイルと、
   前記複数の位置要素を定義する前記シートメタルデータファイルから、機械加工タスクに関連するツール関連の演算と制御データとを得る機械コントローラと、
   物理的な部材を形成するために前記機械コントローラによって制御される機械
   を備えることを特徴とする、数値制御装置。
2. 前記シートメタルデータファイルは、識別された複数の線形曲げに相応する複数の計算された曲げパラメータを含む、請求項１記載の数値制御装置。
3. 前記計算された曲げパラメータは、曲げ角度、内側曲げ半径、および部材厚のうち１つを含む、請求項２記載の数値制御装置。
4. 前記計算された曲げパラメータは、必要な場合には過剰曲げを含む、請求項２記載の数値制御装置。
5. 機械ツールおよびロボットの数値制御を行うように構成されている、請求項１記載の数値制御装置。

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